TWI467960B - 用於信標報告傳輸之無線發射接收單元及其使用方法 - Google Patents

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Description

用於信標報告傳輸之無線發射接收單元及其使用方法
本發明係關於無線槽式通訊(wireless slotted communications)中所使用之信標(beacon)測量要求訊號及網路管理。尤其是，本發明係關於使用週期性參數測量，例如新信標接收功率準位或訊號品質之網路管理。
IEEE 802.11通訊允許用戶在多個可能於相同或分離頻道上操作之存取點之間漫遊。IEEE 802.11通訊通常經由無線LAN存取點(APs)而產生效應，其通常為單一獨立的單元，但可能包括具有提供漫遊功能之多重APs之網路。為支援漫遊功能，每一存取點通常每100ms傳輸一信標訊號。漫遊站(STA)使用此信標測量其存在之存取點連結的強度。如果STA感測到弱訊號，此漫游STA可以實施重新關聯服務以連結至發射一較強訊號之存取點。
IEEE 802.11支援二種功率模式；驅動及功率節省(PS)。基礎網路與hoc網路之協定是不同的。在基礎網路之中，有一個AP監視每一行動站之模式。在驅動模式中的站被完全供電且因此可以在任何時間傳輸及接收。相反地，在PS模式中的站僅週期性地被喚醒以檢查可能來自AP之進入的封包。一個站於改變模式時總是通知其AP。此AP週期性地傳輸由一固定信標區間所分離之信標框(beacon frame)。任一AP應該監視這些框。在每一信標框 內傳輸一流量指示地圖(traffic indication map，TIM)，信標框包含具有該AP中之緩衝主播封包(unicast packets)之PS站之IDs。AP在收到其ID時應該為剩下的信標區間保持覺醒。在連接的週期之下(亦即，DCF)，被喚醒的PS站可以發出一PS-POLL至該AP以便重新獲得該緩衝的封包。而在無競爭週期之下(亦即，PCF)，PS站等待AP以對其進行探詢(poll)。此AP傳送信標框內之傳遞TIMs(DTIMs)以指示有緩衝的廣播封包。此傳遞TIMs由一固定數量的信標區間分離。就在DTIMs之後，緩衝的廣播封包被傳送。
因為IEEE 802.11假設行動站被完全連結，一信標框的傳輸可被用以同步所有站的信標區間。除了在IEEE 802.11中的使用之外，信標訊號一般在其它的WLAN通訊及無線通訊中是有用的。週期性地測量在實施第三代合作計劃(3GPP)寬頻分碼多重存取系統(W-CDMA)之系統中被實施。此種系統使用分時雙工模式。為支援IEEE 802.11標準中有效率網路管理用之較高層功能，希望有數種關於不同形式之網路管理的實體參數。
此種參數中有一種是預接收訊號對雜訊指示(PSNI)，其測量提供一種所有頻道/速率及所有實體頻道中及所有站之間所用之被接收訊號品質之量化的，及比較性的測量。另一個參數是在天線連接器測量之被接收頻道功率指示(RCPI)指標，其為被選擇頻道中之被接收RF功率之測量。此RCPI參數可以是藉由在PLCP標頭(preamble)及整 個接收的框上被測量之頻道中之接收的RF功率之PHY次層的一個測量。RCPI係dBm中定義之被接收功率準位之單調增加的對數函數。RCPI參數之例示的允許值可以是從0至220範圍中的一個8位元值。在已知的方法中，參數RCPI及PSNI的測量係被當成單一測量進行，此方法具有某些缺失。希望提供參數測量的改善方法，例如，RCPI及PSNI，以在更有效率的網路測量中產生特定的優點。
依據本發明，使用新信標要求之週期性測量以便支援漫遊及動態資料速率調整及相關功能。週期性測量的概念以類比於實施使用分時雙工模式之第三代合作計劃(3GPP)寬頻分碼多重存取(W-CDMA)之系統中之週期測量的方式而執行。
以下，一無線傳輸/接收單元(WTRU)包括但不限於使用者設備，行動站，固定或行動用戶單元，呼叫器或任何其他型態之能夠在無線網路環境中操作之裝置。當參照以下時，存取點包括但不限於點B，位置控制器，存取點或無線環境中任何其他型態之介面裝置。
典型的IEEE 802.11實施中的「存取點(AP)」是一個提供裝置建立與一LAN之間的無線連接用之無線存取， 以及建立一部份無線LAN(WLAN)之站或裝置。如果此AP是WLAN上之固定裝置，此AP是一個傳輸及接收資料的站。此AP允許WTRU至一網路的連接，假設WLAN本身具有至該網路的連接。
藉由執行參數測量，例如RCPI及PSNI，之網路管理係週期性地執行而非一次測量的方式。執行週期性測量在網路性能上的影響及伴隨的利益在較佳實施例中描述。尤其是，描述在信標要求延展上執行週期性測量以支援漫遊及動態資料速率之有益的效應。即使本發明是在特定的標準IEEE 802.11內容中描述，本發明預期也可應用在其它的方案中。
週期的信標要求在一WLAN上於一WTRU與一AP之間的連接期間進行。對應信標要求之測量要求區域包含一測量期間值以及該要求所適用之頻道號碼。此信標要求允許一掃描模式，其包括「主動掃描」模式，「被動掃描」模式，以及「信標表」模式。在主動掃描模式中，測量站(STA)傳輸具有廣播服務站識別(SSID)之一查探要求。此測量中的STA信標報告包括每一STA之資訊元素，其自該資訊偵測一信標或探查回應，不管此探查回應是否由測量中的STA本身的探查要求所觸發。在被動掃描模式中，測量中的STA被動地在特定頻道上接收並回覆一個包含每一STA用之一資訊元素，其自該資訊偵測一信標或探查回應。如果測量中的頻道也是服務中頻道，STA同時執行其正常資料流量運作。在信標表模式中，測量的 STA送回包含其信標表之目前的內容而不執行額外的測量。此測量期間區域被設定為等於被要求測量之期間，以時間單位表示(TUs)。
以下是週期性測量與單一測良方法相較之下的一些潛在優點：週期性測量降低管理流量：單一測量要求產生多重報告，但僅在相關的時候。
在PSNI測量上的絕對臨界值電訊(crossings)對觸發資料速率改變而言是理想的。
在RCPI測量上的絕對臨界值對電訊位置之接近偵測器而言是理想的。
相對於服務中AP之相對臨界值偵測傳遞用之情況。
此信標要求也包含指定週期信標測量之週期延展(資訊區域)。此延展區域被用以提供週期測量用之參數及測量結果之情況報告。這些提供降低管理流量之週期性測量，因此單一測量要求產生多重報告。這些多重報告只有在被認為相關時才被提供。在預先接收訊號對雜訊指示(PSIN)上之絕對臨界值電訊可被用以當成提供一測量報告的情況。此等在PSNI上之測量適合用以觸發資料速率改變。在接收頻道功率指示(RCPI)上之絕對臨界電訊可被當成提供一測量報告之情況。
此週期性延展係被用於週期性信標測量之信標要求中之額外的區域。進行週期性測量之容量係AP用之選擇性的容量，且因此不能進行週期性信標測量之APs將忽略此 等週期性延展。信標報告係執行一測量之要求。信標報告包含被要求之信標測量之回應。
此等絕對臨界值電訊係適用於用以決定相對於一AP之位置及鄰近位置用之接近偵測器。相對於一服務中AP之一相對臨界值被用以偵測傳遞(handoff)用之情況。
對應信標之測量要求區域被表示在表1，並包含此要求使用之測量期間及頻道號碼。在表1中同時也包含指定週期性測量及情況報告所需之延展(額外的資訊區域)。表1大致上表示一信標要求之測量要求區域格式。目前測量的說明表示頻道號碼，頻帶，測量期間以及掃描模式用之8位元(octets)之號碼。為比較，表1也表示相對於基本服務設定識別(BSSID)，測量週期，報告情況，臨界/偏移，以及遲滯效應之週期性延展之8位元。尤其是，對應一信標要求之測量要求區域被表示在第1圖並包含此要求使用之測量需求及頻道號碼。對信標要求的回應係一信標報告。
如果AP不能執行週期性測量且因此無法辨認此等延展，則AP忽略此延展並提供一單一測量及一單一報告。
在表1，頻道號碼指示要求的STA命令接收的STA回報偵測的信標及探求回應所在的頻道號碼。在信標要求中，頻道號碼區域指示要求的STA命令接收的STA回報偵測的信標及探求回應所在的頻道號碼。頻帶區域指示，從表1，於其中接收STA進行其測量之頻帶。此掃描模式區域被設定為掃描的型態，依據表2(在以下)。這些掃描行為如下：
-在主動掃描模式中，測量的STA傳輸具有廣播SSID之探查要求。此測量STA之信標報告包含每一STA之資訊元素，該STA從該報告偵測一信標或探查回應，不管此探查回應是否由測量的STA本身的探查要求所觸發。
-在被動掃描模式中，測量的STA被動地在特定的頻道上接收並送回包含每一STA用之一資訊元素之一信標報告，該STA從該報告偵測一信標或探查回應。如果測量頻道也是服務頻道，STA同時執行其正常資料流量操作。
-在信標表模式中，測量的STA送回包含其信標表之目前內容之一信標報告，而不執行額外的測量。
測量期間區域被設定為等於被要求的測量的期間，以TUs表示。
表2及3表示無線測量要求之頻帶定義及信標要求元素用之掃描模式定義。
BSSID指示此測量由此被要求之特定AP。此BSSID指定那一AP於數個APs於一預定頻道上為可偵測時進行測量。此BSSID被設定為廣播BSSID，當此測量在此頻道上之任何AP(s)上執行時。廣播的BSSID於一AP BSSID未知時被使用。
測量週期指示此測量是否為一單一測量事件或是在每一測量週期被重覆之一週期性測量。此測量週期被分割為二次區域：單位及週期。單位次區域定義週期次區域用之時間單位並由具有以下數值之2 MSBs所組成。
此週期次區域由14LSBs組成且代表此週期測量之重覆時間區間之無符號之整數。週期次區域值0代表此測量不是週期性的而是一單一測量。16383(3FFF Hex)之週期次區域值代表此測量是週期性的具有無要求的週期測量週期；在此情況中，測量在最佳效果基礎上執行並且依情況 所允許地頻繁進行。
報告情況定義被測量結果何時被報告至要求的STA。此報告情況值被定義在表4。
臨界值/偏移提供將被情況報告所使用之臨界值或偏移值。一臨界值係具有等於PSNI或RCPI單位之無符號之8位元整數。偏移值係(-127,+127)範圍內之一個有符號的7位元整數。
遲滯提供單位等於臨界值/偏移區域中所使用之單位之無符號8位元整數遲滯值。
第1圖係網路結構11之圖式，其中一或多WLANs 12，13經過一或更多APs17-19與一WTRU 15通訊。在此實施例中描述WLANs 12，13能夠建立網路連結22，直接或經由一無線網路控制器(RNC)23。
第2圖係表示測量或報告型態，表示事件如何觸發一報告，或觸發週期性報告。尤其是，第2圖，為比較，表示PSNI及RCPI之一單一報告之方案，當與絕對臨界值，服務中AP臨界值，服務AP週期性範圍用之類似週期性情況報告相較時。同時表示比較用之每一觸發事件用之週期性報告。最廣的範籌是測量26。此處所使用的「測量」可以是測量或報告。測量26可以是一單一27或週期性28測量。單一測量產生單一報告29，其包括一單一報告PSNI 30以及一單一報告RCPI 31。此週期性測量28可產生一情況報告32或一週期性報告33。此情況報告32可提供一絕對臨界值34，一服務中AP臨界值35或一服務中AP週期範圍36。此絕對鄰界值34包括一絕對臨界值PSNI 37以及一絕對臨界RCPI 38。服務中AP臨界值35包括一服務中AP臨界PSNI 47以及一服務中AP臨界RCPI 48。服務中AP週期範圍36包括一服務中AP週期範圍PSNI 57以及一服務中週期範圍RCPI 58。週期報告33包括一週期性報告PSNI 67及一週期係報告RCPI 68。
此外，此單一報告31可基於包括絕對臨界值PSNI 37及絕對臨界值RCPI 38之一絕對臨界值34而有條件地被報告。同時，此單一報告31可以基於包括服務中AP臨界值PSNI 47及服務中AP臨界值RCPI 48之一服務中AP臨界值35而有條件地被報告。此服務中AP週期性的範圍為單一報告31而不被使用，但可以提供週期性測量報告用之包括服務中AP週期範圍PSNI 57及服務中週期性RCPI 58之服務中AP週期性範圍36。
此單一及週期性測量27及28是測量型態。此單一報告31及情況報告32，週期性地報告絕對臨界值34，服務中AP臨界值35及服務中AP週期性範圍36觸發事件。測量的結果為單一報告PSNI 27，單一報告RCPI 28，絕對臨界值PSNI 37，絕對臨界值RCPI 38，服務中AP臨界值PSNI 47，服務中AP鄰界值RCPI 48，服務中AP週期性範圍PSNI 57，服務中AP週期範圍RCPI 58，週期性報告PSNI 67以及週期性報告RCPI 68。對於情況報告而言，事件偵測觸發一或更多這些單一事件報告輸出或週期性報告輸出。
第3圖係表示資料速率選擇上之絕對臨界值之影響的圖表，並表示分別具有5.5Mbps，2.0Mbps以及1.0Mbps之三不同頻道之測量品質在時間上的變化。在圖表的啟始時間，當在STA測量時，STA1接收來自AP之一低的PSNI準位，實質上低於一絕對臨界值。此速率被建立在1Mbps。STA2及STA3具有高於臨界準位之PSNI準位。當 時間經過時，STA 3已經接收超過一第二臨界值之PSNI準位，隨後下降至絕對臨界值之下。STA 3因此可以改變至5.5Mbps速率，但必須下降至2Mbps速率且最終為1Mbps，隨著PSNI準位下降。STA2維持在2Mbps，直到稍後STA 2具有足夠的PSNI準位以改變至5.5Mbps速率之時。這些在PSNI準位中的改變也可被用以改變APs，藉由選擇具有較高速率或PSNI準位，如果來自該AP之資源可利用的話。
第4圖係使用一傳遞用之服務中AP之一相對臨界值之圖表。此圖表也說明在表現報告事件之一位置交會之AP1與AP2之測量品值對時間的變化。此圖表顯示來自一第一AP(服務中AP)之一STA及一第二AP(AP2)之訊號。服務中AP之測量被降低一偏移值，其中PSNI更低，以便有利於AP2。因此，服務中AP之PSNI測量有技巧地被降低該一偏移。這造成由於此偏移所導致之傳遞之早期觸發。
第5圖係表示報告偏移之效應之圖表，並表示呈現報告範圍之AP1,2及3之相對臨界觸發以及當報告終止時。此圖表說明時槽ISCP對應時間之ISCP臨界值及報告事件。被觸發的事件及PSNI準位之週期性報告每一者表示因為偏移所導致之降低的PSNI準位之例。服務中AP 3之報告在從一第三AP,AP3報告之PSNI之一頂點週期期間繼續，但在來自AP3之訊號降至低於來自該服務中AP之PSNI偏移報告時不繼續。
第6圖係表示服務中AP之RCPI準位之圖表。此處之觸發事件係一超過的絕對臨界值。此觸發事件觸發一報告。雖然本發明之特徵及元件於特定實施例中被描述，每一特徵可被單獨(不需要較佳實施例之其它特徵及元件)，或以本發明或不以本發明其它特徵及元件組合使用。
22‧‧‧網路連結
23‧‧‧無線網路控制器
26‧‧‧測量
27‧‧‧單一
28‧‧‧週期性
29‧‧‧單一報告
32‧‧‧情況報告
33‧‧‧週期性報告
34‧‧‧絕對臨界值
35‧‧‧服務中AP臨界值
36‧‧‧服務中AP週期範圍
第1圖係一網路結構之圖式，於其中WLANs經由一或更多存取點與一無線傳輸/接收單元(WTRU)通訊。
第2圖係表示測量或報告型態之圖表。
第3圖係資料速率選擇上之絕對臨界值之影響的圖表。
第4圖係使用一傳遞(handoff)用之服務中AP之相對臨界值之圖表。
第5圖係一報告偏移之影響的圖表。
第6圖係表示服務中AP之接收頻道功率指示(RCPI)之圖表。
26‧‧‧測量
27‧‧‧單一
28‧‧‧週期性
29‧‧‧單一報告
32‧‧‧情況報告
33‧‧‧週期性報告
34‧‧‧絕對臨界值
35‧‧‧服務中AP臨界值
36‧‧‧服務中AP週期範圍

Claims (33)

  1. 一種用於一站的無線通訊方法，該方法包含：接收包含一報告情況的一信標要求，其中該要求包含一報告情況元素，其代表用於傳送一信標報告的一傳送情況；測量一參數，其中該參數係為該信標要求的一接收頻道功率指示(RCPI)或該信標要求的一預接收訊號對雜訊指示(PSNI)；以及基於該報告情況傳送一信標報告。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該站係為一無線傳輸/接收單元(WTRU)或為一存取點(AP)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該參數週期性地被測量。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為0的情況時，該信標報告在每一測量後被傳送。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為1的情況時，該信標報告因應超過一臨界值的一已測量的接收頻道功率指示(RCPI)而被傳送。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為2的情況時，該信標報告因應低於一臨界值的一已測量的接收頻道功率指示(RCPI)而被傳送。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為3的情況時，該信標報告因應大於一臨界值的一訊號對雜訊指示(SNI)而被傳送。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為4的情況時，該信標報告因應低於具有遲滯的一絕對臨界值的一訊號對雜訊指示(SNI)而被傳送。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為5的情況時，該信標報告因應超過一臨界值的一接收頻道功率指示(RCPI)而被傳送，該臨界值是由來自於一服務存取點(AP)的一RCPI的一偏移所定義。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為6的情況時，該信標報告因應低於一臨界值的一接收頻道功率指示(RCPI)而被傳送，該臨界值是由來自於一服務存取點(AP)的一RCPI的一偏移所定義。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為7的情況時，該信標報告因應超過由來自於一服務存取點(AP)的一訊號對雜訊指示(SNI)的一偏移所定義的一臨界值的一訊號對雜訊指示(SNI)而被傳送。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為8的情況時，該信標報告因應低於由來自於一服務存取點(AP)的一訊號對雜訊指示(SNI)的一偏移所定義的一臨界值的一訊號對雜訊指示(SNI)而被傳送。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為9的情況時，該信標報告因應由一服務存取點(AP)的一接收頻道功率指示(RCPI)與一偏移參考值所約束的範圍內的一接收頻道功率指示(RCPI)而被週期性地傳送。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該報告情況為10的情況時，該信標報告因應由一服務存取點(AP)的一訊號對雜訊指示(SNI)與一偏移參考值所約束的範圍內的一訊號對雜訊指示(SNI)而被週期性地傳送。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該信標要求包含包括一週期延展區域的一測量要求區域。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中該週期延展區域包含下列至少其中之一：一基本服務設定識別(BSSI)區域；一測量週期區域，指示該測量為一單一測量或每一測量期重複的一週期測量；或一報告情況區域，包含定義該信標報告何時被傳送的該報告情況。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該報告情況係為關於預接收訊號對雜訊指示(PSNI)的一絕對臨界值，或為關於接收頻道功率指示的一絕對臨界值。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中該週期延展區域包含指示用於測量的一模式之一模式區域。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中該模式區域指示主動掃描模式、被動掃描模式、或信標表模式。
  20. 一種配置以用於無線通訊的站，包含：一接收器，配置以接收包含一報告情況的一信標要求，其中該要求包含一報告情況元素，其代表用於傳送一 信標報告的一傳送情況；一傳輸器，配置以基於該報告情況而傳送一信標報告；以及一處理器，與該接收器且與該傳輸器耦合，該處理器配置以測量一參數，其中該參數係為該信標要求的一接收頻道功率指示(RCPI)或該信標要求的一預接收訊號對雜訊指示(PSNI)。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中該站係為一無線傳輸/接收單元(WTRU)或一存取點(AP)。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中該處理器配置以週期地測量該參數。
  23. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中該傳輸器配置以在該報告情況為0的一情況時，在每一測量後傳送該信標報告。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為1的一情況時，該傳輸器配置以因應超過一臨界值的一已測量的接收頻道功率指示(RCPI)而傳送該信標報告。
  25. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為2的一情況時，該傳輸器配置以因應低於一臨界值的一已測量的接收頻道功率指示(RCPI)而傳送該信標報告。
  26. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為3的一情況時，該傳輸器配置以因應大於一臨界 值的一訊號對雜訊指示(SNI)而傳送該信標報告。
  27. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為4的一情況時，該傳輸器配置以因應低於具有遲滯的一絕對臨界值的一訊號對雜訊指示(SNI)而傳送該信標報告。
  28. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為5的一情況時，該傳輸器配置以因應超過一臨界值的一接收頻道功率指示(RCPI)而傳送該信標報告，該臨界值是由來自於一服務存取點(AP)的一RCPI的一偏移所定義。
  29. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為6的一情況時，該傳輸器配置以因應低於一臨界值的一接收頻道功率指示(RCPI)而傳送該信標報告，該臨界值是由來自於一服務存取點(AP)的一RCPI的一偏移所定義。
  30. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為7的一情況時，該傳輸器配置以因應超過由來自於一服務存取點的一訊號對雜訊指示的一偏移所定義的一臨界值的一訊號對雜訊指示(SNI)而傳送該信標報告。
  31. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為8的一情況時，該傳輸器配置以因應低於由來自於一服務存取點的一訊號對雜訊指示的一偏移所定義的一臨界值的一訊號對雜訊指示(SNI)而傳送該信標報告。
  32. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報 告情況為9的一情況時，該傳輸器配置以因應由一服務存取點的一接收頻道功率指示與一偏移參考值所約束的範圍內的一接收頻道功率指示(RCPI)而週期性地傳送該信標報告。
  33. 如申請專利範圍第20項所述的站，其中在該報告情況為10的一情況時，該傳輸器配置以因應由一服務存取點的一訊號對雜訊指示與一偏移參考值所約束的範圍內的一訊號對雜訊指示(SNI)而週期性地傳送該信標報告。
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